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比亚迪SiC功率半导体的应用优势和挑战

2019-05-16 15:23:00

数日前，2019年第三代半导体支撑新能源汽车创新发展高峰论坛在广州召开。其中比亚迪股份有限公司第十四事业部电控工厂厂长杨广明演讲主题为“比亚迪SiC功率半导体的应用优势和挑战”。他的内容主要围绕比亚迪集团公司的业务布局、功率半导体的应用与现状，和比亚迪未来在SiC模块功率逆变器上的发展。

以下是演讲内容的主要内容：

比亚迪针对“卡脖子”的功率半导体做了重点布局，至今已有十余年，产品包括IGBT、FRD、DBC、散热底板等；

SiC基功率器件方面，比亚迪在2017年研制出SiC MOS晶圆以及双面水冷模块，并于2018年将之批量应用于DC/DC、OBC中；

比亚迪在混动和纯电动上对SiC和Si的性能进行测算，结果显示，SiC后电机控制器的损耗下降5%，整车NEDC续航提升30KM，里程增幅5.8%，电驱动系统整体NEDC平均效率提升3.6%；

价格是决定SiC何时在新能源电机控制器上批量使用的关键因素。续航里程500公里以上的高端SUV车和高端轿车可能会在2021年会开始应用SiC，小型SUV和中型轿车可能在2024年会开始应用一部分SiC，低端车可能会在2025年之后；

SiC的优势很多，但是在模块开发上有很多挑战，主要有低杂散电感设计、高温封装材料、高寿命Bonding设计、高散热设计以及汽车级验证等。

NE观察：

电动汽车、ADAS和5G基础设施设备的本地需求，正在带动IGBT、MOSFET等功率半导体市场的上行。

在集成化、小型化趋势下，企业对电机及控制器的高功率密度、高效率、高可靠性、低成本等几方面提出更高的要求。功率器件，此时就需要发挥出它在提高控制器功率密度和控制成本上的最大效用。

OEM对电驱系统的功率密度要求在不断提高，SiC是一个较为理想的方向，但SiC晶圆的产量问题是主要瓶颈。例如，当电压平台上升到800V以上时，SiC MOS应用产生的效益将超过传统的Si基IGBT。

SiC功率电子在2020年尚未应用的另一大原因是用于生产元器件所需的SiC晶圆不足。目前到未来一到两年内，只有可能由类似雷克萨斯一类的豪华车型可能应用SiC，但无法满足需要大批量生产的平价车型的需求。